某型飞机多人救生船空中意外脱落原因追溯

张庆珍

（中航飞机股份有限公司西飞设计院，陕西 西安，710089）

0 引言

多人救生船作为飞机救生系统的重要机载设备，主要用于飞机迫降在水域中后，全部飞行员爬上多人救生船，漂浮在水面上等待救援。多人救生船的失效会造成飞行任务失败，对空勤人员的安全造成隐患。如某型飞机执行任务过程中出现多人救生船空中意外脱落问题，在影响任务执行的同时，还造成了巨大的安全隐患。

针对该型飞机多人救生船空中意外打开脱落问题进行研究分析，并根据分析结果进行试验验证。本文针对该型飞机多人救生船意外充气故障引起的多人救生船空中意外脱落故障进行异常原因追溯，并总结排故案例，为多人救生船的维护工作提供借鉴。

1 故障现象描述及故障原因分析

1.1 故障现象描述

某型飞机执行任务中，飞行高度9000m，飞行状态平飞过程中听到机外有异常响声，随即飞机返航着陆。地面检查发现：1）救生船舱盖及救生船缺失；2）救生船舱槽孔边缘存在不同程度损伤；3）舱盖锁机构中的锁钩均发生断裂；4）机身蒙皮一处有大约130×140mm裂口，另一处有大约60mm×140mm的凹坑等。

1.2 故障原因分析

根据故障树分析，如图 1所示，导致多人救生船空中意外脱落的因素主要可分为机上误操作、维护不到位和装备失效三类。

针对上述故障树，将影响因素分为机上误操作、维护不到位和装备失效三类。属于机上误操作的影响因素有：投放手柄被意外拉动1项；属于维护不到位的影响因素有：锁机构未锁好、防磨套在钢索上的自由行程过小、气瓶窜动、救生船带较多余气装机、维护关舱盖时误拉断气瓶保险等5项；属于装备失效的影响因素有：锁机构意外开锁、辅助锁盖脱出、弹簧失效、支架连接失效、锁闭夹子连接螺钉和铆钉失效、锁闭夹子破坏、锁钩连接铆钉失效、装配缺陷、制造缺陷、气动载荷、气瓶爆裂和气瓶阀体因故障关闭不严等12项。

图1 多人救生船空中脱落故障影响因素

对以上18项可能的影响因素，分别采用实物检查、分析评估及试验模拟三种方法进行分析。

经机上结构和相关维修记录检查分析，排除了锁机构意外开锁、锁机构未锁好、辅助锁盖脱出、弹簧失效、锁钩连接铆钉失效、气瓶爆裂、投放手柄被意外拉动、气瓶阀体因故障关闭不严、防磨套在钢索上的自由行程调整过小等9个因素；经分析评估，通过强度计算和理化分析，排除了支架连接失效、锁闭夹子连接螺钉和铆钉失效、锁闭夹子破坏、锁钩制造缺陷、气动载荷、装配缺陷等6个因素，但气瓶窜动、多人救生船带过多余气装机和维护关舱盖时误拉断气瓶保险三个因素不能排除。

下文对气瓶窜动、多人救生船带过多余气装机和维护关舱盖时误拉断气瓶保险三个因素进行试验模拟验证分析，展开多人救生船空中意外脱落原因追溯。

2 试验分析

2.1 气瓶窜动试验

根据现场模拟试验，若气瓶保护罩固定不牢靠时，在飞行中气瓶与保护罩会产生相对运动，使气瓶钢索拉紧，放气凸轮抬起，导致救生船意外充气。通过地面模拟试验，测得保护罩相对气瓶的最大位移量为6mm，不会使气瓶的钢索拉紧。因此可以排除由于气瓶窜动导致飞机座舱释压的可能。

2.2 多人救生船带过多余气装机试验

根据实验室模拟试验，在环境温度21℃时，将救生船抽真空后，分别在30s、1min、5min后关闭救生船放气阀，通过测量，气体回流量分别为6L、15L、和21.5L，试验数据见表1，气体回流量较大，建议多人救生船维护过程中应及时关闭放气阀。

通过地面试验发现，在船体内存有约20L的气体时，救生船膨胀明显，无法装机，如下图 2所示。因此可以排除多人救生船带过多余气装机的可能。

通过以上分析，18项影响因素中17项经实物检查、分析评估及试验模拟予以排除，仅剩维护关舱盖时误拉断气瓶保险不能排除。若维护人员在维护关舱盖时猛拉辅助锁盖，使指示器超过标记的位置线，就有可能将保险丝拉断，并将气瓶的放气凸轮打开，短时向救生船内增压充气，在空中低压环境下，救生船内外压差增大，与气动载荷的共同作用下，顶开救生船舱盖，导致舱盖空中脱落。该影响因素与故障情况相吻合，需进一步进行故障复现试验进行验证。

3 原因追溯

在关闭救生船舱盖过程中，若维护人员在维护关舱盖时由于开锁力偏大而猛拉辅助锁盖，会使锁机构指示器超过标记的位置线，导致气瓶保险丝拉断，并将气瓶的放气凸轮打开。气瓶保险丝被拉断后，放气凸轮可能会出现三种状态：1）完全打开状态；2）未打开状态；3）短时打开又复位状态。

3.1 完全打开状态

在常温常压下，将救生船折叠放置在船舱内，盖上舱口盖，通过钢索拉动气瓶放气摇臂，气瓶保险丝拉断，放气凸轮完全打开，气瓶为救生船充气。试验中救生船充气膨开舱盖过程见图 3、图 4和图 5，救生船瞬间膨胀、外鼓，导致船舱盖向外鼓起变形，将舱盖顶坏，支架从船舱槽口中脱出，舱盖向上翻转、脱开。

表1 打开气阀时间及收集气体体积

若放气凸轮完全打开，在地面时救生船会瞬间膨胀将舱盖顶坏，同时伴有明显的充气声，维护人员必然会发现并加以排除，不会出现舱盖及救生船空中脱落。

3.2 未打开状态

若在拉断气瓶保险后，放气凸轮未打开，地面不会有气体进入救生船；为了验证在空中振动环境下，放气凸轮是否会打开使救生船充气，将救生船及放置舱置于试验台上进行振动试验。

救生船折叠并放置在试验舱内，气瓶保险丝处于拉断状态，放气凸轮处于未打开的情况下，按照国军标要求进行X、Y、Z方向的振动试验。试验表明，在振动环境下，气瓶重量无改变，具体实验数据见表2，说明气瓶没有为救生船充气，试验见图6。

试验结果表明，救生船气瓶放气凸轮不会因飞机振动而打开放气，也不会出现舱盖空中脱落的事故。

3.3 短时打开又复位状态

若放气凸轮短时打开复位后气瓶不能完全关闭，将会导致气瓶缓慢放气，在前期试验中复现了此情况，由于救生船体进气缓慢，无法形成较大的内外压差，舱盖部位不会形成明显的阶差，地面无法发现，但内部已进入一定量气体；若放气凸轮短时打开又复位关闭，救生船内也会充入一定量的气体，两种情况在地面时不足以顶开舱盖或在舱盖部位形成明显阶差，地面检查无法发现，当飞机上升至9000m高空时，外界环境绝对压力约为30kPa（地面压力约100kPa），救生船内外压差很容易达到安全阀的工作压力（10.7kPa）乃至更高，此时救生船膨胀顶开舱盖，导致舱盖空中脱落。

图2 理论充气体积为20L的多人救生船装机状态

在常温常压下，将救生船折叠放置在船舱内，盖上舱盖，向救生船内充入不同体积的空气，在高空舱内模拟9000m高空的低气压环境，观察救生船及其放置舱的变化情况。

救生船分别充入18L、20L、 22L、24L与25L气体，将救生船及船舱从地面升高至9000m高空，救生船内外压差范围为10.5kPa～24.9kPa，救生船舱盖周缘鼓起，但救生船舱盖没有脱开。

救生船内充入34L气体，使用爬升速率为80m/s、爬升高度10300m，当救生船内外压差达到31.3kPa时，船舱盖的三个支架从槽口中脱出，船舱盖向上翻转，救生船鼓出船舱，槽口外边缘出现划痕。地面情况见图7，高空9000m脱出情况见图8和图9，槽口划痕情况见图10。

试验结果显示，地面时多人救生船内充入一定量气体的情况下，在高空低气压环境中，气体膨胀使舱盖变形，导致三个支架从槽口脱出，舱盖向上翻转约30°。舱盖支架脱出槽口过程中，将槽口外边缘划伤，与发生事故症候的救生船舱槽口划痕情况相一致。槽口划痕表明舱盖支架先从槽口脱出，后在气动载荷作用下继续翻转，扭断锁钩，造成舱盖脱落，同时多人救生船在没有舱盖约束的情况下一同脱出。

4 结论

图3 救生船充气膨开舱盖过程（1）

图5 救生船充气膨开舱盖过程（3）

图4 救生船充气膨开舱盖过程（2）

图6 振动试验

表2 试验前后气瓶重量记录

图7 充入34L气体时地面情况

图8 救生船舱盖脱出情况（1）

图9 救生船舱盖脱出情况（2）

图10 槽口划痕情况

综上所述，根据某型飞机多人救生船空中意外脱落原因追溯，分析得出导致多人救生船意外脱落的原因为维护关舱盖时误拉断气瓶保险，导致气瓶短时打开后又复位关闭，使救生船内充入一定气体，由于舱门关闭导致地面无法发现，飞机起飞后，气体在高空低压环境下膨胀并使船体内外压差增大，在气动载荷的共同作用下，船舱盖向外鼓起变形，支架从船舱槽口中脱出；在气动载荷作用下舱盖继续向上翻转导致锁钩破坏，造成事故征候的发生。